电力电子实验报告+单相半控桥整流电路实验
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一、实验背景整流电路,尤其是单相半控整流电路,是电力电子技术中出现最早的一种电路,它与人类生产生活实际紧密联系,应用十分广泛。
单相半波可控整流电路虽然具有电路简单、调整方便、使用原件少的优点,但却有整流电压脉动大、输出整流电流小的缺点。
较为常用的是半控桥式整流电路,简称半控桥。
该次实验内容就是有关单相半控桥整流电路的较为简单的研究。
二、实验原理(该部分所有图像均由天舒同学绘制)单相桥式半控整流电路在电阻性负载时的工作情况与全控电路完全相同,这里只介绍电感性负载时的工作情况。
单相桥式半控整流电路原理图如图所示。
假设负载中电感很大,且电路已工作于稳态。
当电源电压u2在正半周期,控制角为α时,触发晶闸管VT1使其导通,电源经VT1和VD4 向负载供电。
当u2过零变负时,由于电感的作用使VT1继续导通。
因a点电位低于b点电位,使得电流从VD4转移至VD2,电流不再流经变压器二次绕组,而是由VT1和VD2续流。
此阶段忽略器件的通态压降,则ud=0,不像全控电路那样出现ud为负的情况。
在u2负半周控制角为a时触发VT3使其导通,则向VT1加反压使之关断,u2经VT3和VD2向负载供电。
u2过零变正时,VD4导通。
VT3和VD4续流,ud又为零。
此后重复以上过程。
若无续流二极管,则当 a突然增大至180°或触发脉冲丢失时,会发生一个晶闸管持续导通而两个二极管轮流导通的情况,这使ud成为正弦半波,即半周期ud为正弦,另外半周期ud 为零,其平均值保持恒定,称为失控。
有续流二极管VD时,续流过程由VD完成,在续流阶段晶闸管关断,避免了某一个晶闸管持续导通从而导致失控的现象。
该部分资料参考自wenku.baidu.三、相关资料补充(该部分所有图像均由天舒同学绘制)(一)晶闸管晶闸管是晶体闸流管的简称,又可以称作可控硅整流器,以前被称为可控硅。
晶闸管是PNPN四层半导体结构,它有三个极:阳极、阴极和门极。
晶闸管具有硅整流器件的特性,能在高电压、大电流条件下工作,且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。
课程名称:电力电子技术指导老师:成绩:实验名称:单相桥式半控整流电路实验实验类型:同组学生姓名:一、实验目的和要求(必填)二、实验内容和原理(必填)三、主要仪器设备(必填)四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析(必填)七、讨论、心得一、实验目的和要求1.加深单相桥式半控整流电路带电阻性、电阻电感性、反电势负载时工作情况的理解2.了解续流二极管在单相器哦啊是半控整流电路中的作用;学会对实验中出现的问题加以分析和解决3.进一步掌握双踪示波器在电力电子线路实验中的使用特点与方法二、实验内容和原理1.实验内容(1)锯齿同步触发电路的调试(2)单相桥式半控整流电路带电阻性负载(3)单相桥式半控整流电路带电阻电感性负载(4)单相桥式半控整流电路带反电势负载2.实验原理(1)单相桥式半控整流电路实验原理实验电路图如下图所示由2组锯齿波同步移相触发电路给共阴极的2个晶闸管提供触发脉冲,整流电路的负载可根据要求选择电阻性、电阻电感性负载。
在电源电压正半周时,VT1导通,VT2关断电源,通过VT1和VD4供电。
电压过零时,因为电感作用,VT1继续导通,VD3续流在电源电压负半周时,VT2导通,VT1关断,电源通过VT2和VT3供电。
电压过零时,因为电感作用,VT2继续导通,VD4续流。
(2)锯齿波同步移相出发电路实验原理锯齿波同步移相触发电路的电路图如下图所示它是由同步检测和锯齿波形成环节、移相控制环节、脉冲形成和放大环节、强触发环节、双窄脉冲形成电路环节组成。
同步锯齿波环节如下图所示:负半周下降段,VD1导通,C1充电,上负下正,O点接地,R负电位,Q也负电位,VT2反偏截止。
负半周上升段,经过R1给C1充电,上升速度比R点同步电压慢,所以VD1截止,Q点电位1.4V,VT2导通,UQ钳制在1.4V。
VT2截止时,IC1对C2充电,UC线性增长,为锯齿波上升段。
VT2饱和导通,R4较小,C2通过R4、VT2很快放电,形成锯齿波下降段移相控制环节如下图所示:利用叠加原理,UT锯齿波电压、UK控制电压、UP初始调整电压如上图所示。
实验二单相桥式半控整流电路实验一.实验目的1.研究单相桥式半控整流电路在电阻负载,电阻—电感性负载及反电势负载时的工作。
2.熟悉MCL—05组件锯齿波触发电路的工作。
3.进一步掌握双踪示波器在电力电子线路实验中的使用特点与方法。
二.实验线路及原理见图4-6。
三.实验内容1.单相桥式半控整流电路供电给电阻性负载。
2.单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载(带续流二极管)。
3.单相桥式半控整流电路供电给反电势负载(带续流二极管)。
4.单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载(断开续流二极管)。
四.实验设备及仪器1.MCL系列教学实验台主控制屏。
2.MCL—18组件(适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件(适合MCL—Ⅲ)。
3.MCL—33组件或MCL—53组件(适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ)4.MCL—05组件或MCL—05A组件5.MEL—03三相可调电阻器或自配滑线变阻器。
6.MEL—02三相芯式变压器。
7.二踪示波器8.万用电表五.注意事项1.实验前必须先了解晶闸管的电流额定值(本装置为5A),并根据额定值与整流电路形式计算出负载电阻的最小允许值。
2.为保护整流元件不受损坏,晶闸管整流电路的正确操作步骤(1)在主电路不接通电源时,调试触发电路,使之正常工作。
(2)在控制电压U ct =0时,接通主电源。
然后逐渐增大U ct ,使整流电路投入工作。
(3)断开整流电路时,应先把U ct 降到零,使整流电路无输出,然后切断总电源。
3.注意示波器的使用。
4.MCL —33(或MCL —53组件)的内部脉冲需断开。
5.接反电势负载时,需要注意直流电动机必须先加励磁六.实验方法1.将MCL —05(或MCL —05A ,以下均同)面板左上角的同步电压输入接MCL —18的U 、V 输出端(如您选购的产品为MCL —Ⅲ、Ⅴ,则同步电压输入直接与主控制屏的U 、V 输出端相连), “触发电路选择”拨向“锯齿波”。
仲恺农业工程学院实验报告自动化(院、系)自动化专业121 班组电力电子实验课学号201210344105 姓名彭森荣日期2014年11月20日教师评定实验一:单相桥式半控整流电路仿真一、实验目的:1.通过实验了解单项桥式半控整流电路的工作原理;2.通过仿真发现在没有续流二极管时发生失控的波形图,并分析;3.初步熟悉multisim 13软件的使用。
二、实验器材:实验PC机、multisim 13电路仿真软件等。
三、实验原理:单项桥式半控整流电路中,假设负载的电感很大,且电路已工作在稳态的时候。
在输入交流正弦电压u2,晶闸管在α处的上升沿进行触发,两个不同的触发信号使得两个晶闸管在不同时刻触发。
在u2的正半周,触发信号给VD1进行触发,此时VD2关断,与D4形成通路,构成正向导通桥式电路,这个阶段,若忽略器件的通态电压,那么输出的电压变为0,不会出现负数的情况;同样,当在u2的负半周时,当触发信号到达的时候,VD2被触发而开通,VD1关断,与D3形成通路,构成反向导通桥式电路,这个阶段中,同样假设忽略器件的通态,那么当U2过零边正时,输出电压又变为零。
两次触发使得电流大方向并不发生改变,从而使得输出的电流和电压都是在坐标轴的上方,即数值均不为负数,因此达到了整流的效果。
本实验在进行仿真的时候,没有用到续流二极管(其作用是防止在实际运用的1 / 52 / 5 时候发生失控)进行续流,而是用开关对晶闸管VD2进行间接控制,以便看到失控时的仿真效果。
四、 实验步骤与内容:1. 按照原理的实验图在multisim 中进行操作,如图(1)所示;2. 对脉冲信号源V2,V3进行数据的修改,其中V2修改如图(2)所示,V (3)的修改如图(3)所示;3. 修改电感L 的数据和电阻R 的阻值,不断测试数据是否合适仿真,并把电流器和电压器的阻值分别改为11.246Ω和113.82M Ω;4. 把输入的信号源的相角值由0改为36°,以观察此时的波形图;5. 电子元件的数据修改完成后,点击开始仿真,并打图(1) 图(2)图(3)3 / 5开示波器观察示波的波形,适当时候把开关打开,再观察波形;6. 形成报告,分析结果。
单相桥式半控整流电路实验报告单相桥式半控整流电路实验报告引言:在电力系统中,整流电路是一种常见的电力转换器,用于将交流电转换为直流电。
单相桥式半控整流电路是一种常用的整流电路,具有简单、高效、可靠等特点。
本实验旨在通过搭建和测试单相桥式半控整流电路,深入了解其原理和性能。
实验装置和原理:实验中使用的装置包括变压器、整流电路、电阻、电感、电容、开关管等。
变压器用于将交流电源的电压变换为适合整流电路的电压。
整流电路由四个二极管和一个可控硅组成,其中二极管用于实现整流功能,可控硅用于实现半控功能。
电阻、电感和电容用于实现电路的滤波功能,使输出电压更加稳定。
实验步骤和结果:1. 搭建电路:按照实验指导书的要求,将变压器、整流电路、电阻、电容等元件连接起来,并接上交流电源。
确保电路连接正确无误。
2. 测试输出电压:将示波器连接到输出端,调节可控硅触发角度,观察输出电压的变化。
记录不同触发角度下的输出电压值。
3. 测试输出电流:将电流表连接到输出端,调节可控硅触发角度,观察输出电流的变化。
记录不同触发角度下的输出电流值。
4. 测试电路的滤波效果:将示波器连接到滤波电容的两端,观察输出电压的波形变化。
记录不同滤波电容下的输出电压波形。
根据实验结果,我们可以得到以下结论:1. 随着可控硅触发角度的增大,输出电压呈线性增长。
这是因为可控硅的导通时间增加,导致整流电路的导通时间增加,从而输出电压增大。
2. 随着可控硅触发角度的增大,输出电流呈非线性增长。
这是因为可控硅的导通时间增加,导致整流电路的导通时间增加,从而输出电流增大。
但当可控硅触发角度接近90度时,输出电流基本保持不变,因为此时整流电路的导通时间接近整个交流周期,无法进一步增大。
3. 增加滤波电容可以有效减小输出电压的波动,提高输出电压的稳定性。
这是因为滤波电容能够储存电荷,在整流电路导通时间短暂中释放电荷,从而平滑输出电压。
实验总结:通过本次实验,我们深入了解了单相桥式半控整流电路的原理和性能。
电力电子技术实验总结报告姓名:学号:专业与班级:电气20 - 班实验名称: 实验二单相桥式半控整流电路实验成绩:日期:20 - -实验二单相桥式半控整流电路实验一、实验目的(1)加深对单相桥式半控整流电路带电阻性、电阻电感性负载时各工作情况的理解。
(2)了解续流二极管在单相桥式半控整流电路中的作用,学会对实验中出现的问题加以分析和解决。
三、实验线路及原理本实验线路如图3-1所示,两组锯齿波同步移相触发电路均在DJK03-1挂件上,它们由同一个同步变压器保持与输入的电压同步,触发信号加到共阴极的两个晶闸管,图中的R用D42三相可调电阻,将两个 900Ω接成并联形式,二极管VD1、VD2、VD3及开关S1均在DJK06挂件上,电感L d在DJK02面板上,有100mH、200mH、700mH三档可供选择,本实验用700mH,直流电压表、电流表从DJK02挂件获得。
图2-1 单相桥式半控整流电路实验线路图四、实验内容(1)单相桥式半控整流电路带电阻性负载。
(2)单相桥式半控整流电路带电阻电感性负载。
五、预习要求(1)阅读电力电子技术教材中有关单相桥式半控整流电路的有关内容。
(2)了解续流二极管在单相桥式半控整流电路中的作用。
六、思考题(1)单相桥式半控整流电路在什么情况下会发生失控现象?答:当a突然增大至180度或触发脉冲丢失是,会发生一个晶闸管持续导通而两个二极管轮流导通的情况,这使Ud成为正弦波,即半周期Ud为正弦,另外半周期Ud为零,其平均值保持恒定,相当于单相半波不可控整流电路时的波形,称为失控。
在感性负载下发生失控现象。
需在负载前加并续流电容。
(2)在加续流二极管前后,单相桥式半控整流电路中晶闸管两端的电压波形如何?七、试验数据及波形(1)单相桥式半控整流电路带电阻性负载:记录于下表中。
计算公式: U d = 0.9U2(1+cosα)/2描绘α=600、900时Ud、Uvt的波形。
α=600α=900(2)单相桥式半控整流电路带电阻电感性负载不接续流二极管VD3时,描绘α=600、900时Ud、Uvt的波形α=600 α=900③接上续流二极管VD3,接通主电路,观察不同控制角α时U d 的波形,八、实验报告(1)画出①电阻性负载,②电阻电感性负载时U d/U2=f(α)的曲线。
目 录一、实验名称 (2)二、实验目标 (2)三、实验仪器 (2)四、实验原理 (3)五、实验仿真设计 (4)1、搭建实验仿真电路 (4)2、纯电阻负载的仿真 (4)3、阻感负载电路的仿真 (6)六、实验过程 (8)1、实现同步 (8)2、单相半控桥纯阻性负载实验 (8)3、半控桥阻-感负载(串联L=200mH )实验 (10)七、实验数据处理 (14)1、半控桥纯阻性负载数据 ............................................................................................... 142、d U 的误差计算 ............................................................................................................. 15 3、)曲线()和(ct d d U f U f U ==α .......................................................................... 16 4、曲线)的理论与实验值特性(αf =d U (17)八、思考题 (17)实验基本内容一、实验名称单相半控桥整流电路实验二、实验目标1、实现控制触发脉冲与晶闸管同步;2、观测单相半控桥在纯阻性负载时的移相控制特点,测量最大移相范围及输入-输出特性;3、单相半控桥在阻-感负载时的输出状态,制造失控现象并讨论解决方案。
三、实验仪器1、电力电子及电气传动教学实验台MCL-Ⅲ型浙江大学求是公司2、Tektronix示波器型号:TDS2012参数:100MHz带宽,1GS/s最高采样频率,2.5K记录长度3、数字万用表型号:GDM-8145团队分工实验阶段项目团队成员辅助操作电流表监视数据记录报告阶段项目团队成员实验描述数据处理思考题报告整合讨论过程四、实验原理实验原理电路图单相半控桥整流电路实验原理图如上图所示,每个导电回路中有一个晶闸管和一个二极管,其中晶闸管共阴极,二极管共阳极,VT1和VT2在一个周期中交替导通,触发脉冲相差180°。
单位:***职业技术教育中心姓名:***学科:机电题目:浅析单相桥式半控整流电路实验电话:***********浅析单相桥式半控整流电路实验摘要:《电力电子技术》是一门实践性很强的课程,该文总结了本人在单相可控整流实验教学中的心得体会,对《电力电子技术》教学有一定的指导作用。
关键词:半控整流、晶闸管、触发电路、单结晶体管实验一、引言整流电路将交流电变为直流电,是电力电子电路中出现最早的一种电路,与人类生产生活实际联系密切,应用十分广泛。
单相半波可控整流电路虽然具有电路简单、调整方便、使用元件少的优点,但却有整流电压脉动大、输出整流电流小的缺点。
较常用的是半控桥式整流电路,简称半控桥。
二、实验说明整流电路中,采用晶闸管来控制导通的时间和路径。
作为一个传统电力电子技术实验,采用相控方式。
单相半控桥式整流电路中有两个晶闸管控制导通时间,另两个不可控的硅整流管作为限定电流的路径。
其直流输出电压平均值的表达式为U d=0.9U2(1+cosα/2)为保证触发的晶闸管可靠导通,触发脉冲信号应有一定的宽度。
一般晶闸管的导通时间为6μs,因此触发脉冲宽度应在此值之上,最好在20~50μs之间。
本次实验使用单结晶体管触发电路。
三、实验器材1、示波器一台2、变压器(220V/12V)一台3、万用表一只4、触发电路板一块及电路元件5、整流主电路板一块及电路元件四、实验线路五、实验步骤1、万用表对晶闸管进行检测(1)电极判别万用表置R×1K挡,将可控硅其中一端假定为控制极,与黑表笔相接,然后用红表笔分别接另外两个脚。
若有一次出现正向导通,则假定的控制极是对的,而导通那次红表笔所接的脚是阴极K,另一极则是阳极A。
如果两次均不导通,则说明假定的不是控制极,可重新设定一端为控制极。
(2)好坏判别在正常情况下,可控硅的GK是一个PN结,具有PN结特性,而GA和AK之间存在反向串联的PN结,故其间电阻值均为无穷大。
如果GK之间的正反向电阻都等于零,或GK和AK之间正反向电阻都很小,说明可控硅内部击穿短路。
实验一单相桥式半控整流电路整流二极管两端电压U VD1的波形。
顺时针缓慢调节移相控制电位器RP1,使其阻值逐渐增大,观察并记录在不同α角时U d、U VT、U VD1的波形,测量相应电源电压U2和负载电压U d的数值,记录于下表中。
计算公式:Ud = 0.9U2(1+cosα)/2(3) 单相桥式半控整流电路带电阻、电感性负载①将单结晶体管触发电路的移相控制电位器RP1逆时针调到阻值最小位置、按下电源控制屏DJK01上的停止按扭断开主电路电源后,将负载换成电阻、电感性负载,即将平波电抗器L d(70OmH)与电阻R(双臂滑线变阻器和灯泡串联构成)串联。
②断开开关S1,先不入接续流二极管VD3。
接通主电路电源,顺时针缓慢调节移相控制电位器RP1,使其阻值逐渐增大,用示波器观察控制角α在不同角度时的Ud、UVT、UVD1、Id波形,并测定相应的U2、Ud数值,记录于下表中:③在α=60°时,移去触发脉冲(将单结晶体管触发电路上的“G”或“K”拔掉),观察并记录移去脉冲前后Ud、UVT1、UVT3、UVD1、UVD2、Id的波形。
④将相控制电位器RP1逆时针调至最小,闭合开关S1,接入续流二极管VD3,然后顺时针缓慢调节移相控制电位器RP1,使其阻值逐渐增大,观察不同控制角α时Ud、UVD3、Id 的波形,并测定相应的U2、Ud数值,记录于下表中:⑤在接有续流二极管VD3及α=60°时,移去触发脉冲(将单结晶体管触发电路上的“G”或“K”拔掉),观察并记录移去脉冲前后Ud、UVT1、UVT3、UVD2、UVD1和Id的波形。
八、实验报告(1) 画出电阻性负载、电阻电感性负载时U d/U2=f(α)的曲线。
(2)画出电阻性负载、电阻电感性负载,α角分别为30°、60°、90°时的U d、U VT的波形。
(3) 说明续流二极管对消除失控现象的作用。
在整流桥接电阻电感性负载、不接续流二极管时,如晶闸管VT3的触发脉冲消失,VT3始终不导通,则输出电压ud失控。
实验一单相半控桥整流电路实验目录一、主要内容 (2)1、项目名称 (2)2、已知条件 (2)3、实验完成目标 (2)二、实验条件 (2)1、主要仪器设备 (2)2、实验小组人员分工 (3)三、实验过程 (3)1、实现同步 (3)2、半控桥纯阻性负载实验 (4)3、半控桥阻-感性负载(串联L=200mH)实验 (7)四、实验数据处理 (14)1、Ud、Uct和U2与α的关系 (14)2、Ud=f(α) (14)3、Uct=f(α) (14)五、实验思考与分析 (15)六、实验综合评估 (15)1、我们的创新 (15)2、实验改进 (15)3、深度挖掘 (16)○1半控和全控续流回路的比较 (16)○2电压不过零背后的真相 (16)○3阻感负载为何会产生震荡? (16)七、基于multsim11仿真欣赏(附图) (19)1、触发角α=0°,带纯阻性负载仿真 (19)2、触发角α=90°,带阻感负载仿真 (20)3、晶闸管VT3突然失控仿真 (22)4、触发角α=0°,带阻感负载仿真 (23)5、触发角α=90°,带阻感负载仿真 (24)6、触发角α=180°,带阻感负载仿真 (24)一、主要内容1、项目名称:单相半控桥整流电路实验2、已知条件:实验器件参数,实验电路原理图3、实验完成目标(1)实现控制触发脉冲与晶闸管同步。
(2)观测单相半控桥在纯阻性负载时Ud、Uvt波形,测量最大移相范围及输入-输出特性。
(3)单相半控桥在阻-感性负载时,测量最大移相范围,观测失控现象并讨论解决方案。
二、实验条件:1、主要仪器设备:主要设备仪器名称电力电子及电气传动教学实验平台Tektronic示波器数字万用表型号MCL-III型TDS2012 GDM-8145主要参数(主要包括降压变压器、MCL-35、两只晶闸管,两只电力二极管,大功率滑动变阻器,可调电感、导线若干)带宽:100MHZ 最高采样频率:1GS/s2、实验小组人员分工三、实验过程:1.实现同步:从三相交流电源进端取线电压Uuw(约230v)到降压变压器(MCL-35),输出单相电压(约124v)作为整流输入电压U2;在(MCL-33)两组基于三相全控整流桥的晶闸管阵列(共12只)中,选定两只晶闸管,与整流二极管阵列(共6只)中的两只二极管组成共阴极方式的半控整流桥,保证控制同步,并外接纯阻性负载。
原理图如下所示:右图为控制信号的生成原理图,大致为通过取样电网电压,进行衰减后引入比较器,通过改变输入比较电压,参考电压不变,形成只有+5V的矩形波思考:接通电源和控制信号后,如何判断移相控制是否同步?通过观察示波器的电压波形,若在一个周期内分别由VT1、VT3导通的波形一致,则认为移相控制是同步的!如图2.半控桥纯阻性负载实验:连续改变控制角α,测量并记录电路实际的最大移相范围,用数码相机记录α最小、最大和90o时的输出电压ud波形(注意:负载电阻不宜过小,确保当输出电压较大时,Id 不超过0.6A);思考:如何利用示波器测定移相控制角的大小?我们组的是通过控制示波器的时间扫描轴固定显示一个周期,然后就时间轴等分为九等份(因为需要至少八组数据),然后根据T=1/50HZ=0.02s,缓慢调节控制信号uct,使得控制角α刚好为t=nT/9[T=0、1、2、3…9],相应的【α=200、400、600…1800】控制角α最小的U d波形控制角α为90o的U d波形控制角 最大时的U d波形3、半控桥阻-感性负载(串联L=200mH)实验:(1)断开总电源,将负载电感串入回路当中。
阻感负载原理图(2)连续改变控制角α,记录α最小、最大和90度时的输出电压Ud波形,分析期特点及成因(Id不超过0.6A)阻感时α角最小时输出电压Ud波形波形特点:只有正半周有波形,输出波形短暂断续,Ud在大部分时间内都有波形。
形成原因:当U2变0过负时,因电感的存在,使电流连续,使晶闸管D1继续导通;但因为D1阳极电压小于D4阴极电压,使得电流从D4转移到D2,D4关段,电流不再经变压器二次侧绕组,而是由D1和D2续流,忽略器件的通态压降,Ud为零,所以出现断续。
又波形的触发角α很小,其导通角就越大,断续时间较小。
α角为90度时输出电压Ud波形波形特点:输出电压波形一半时间断续,只有正半周有波形,在断续期间有(晶闸管和二极管续流阶段)Ud出现反向的脉冲。
形成原因:由于α=90度,所以每个晶闸管的导通角为180-90=90度。
由于负载存在较大电感,具有维持电流不变的作用,当电流减小到低于擎住电流时,晶闸管关断,产生较大的di/dt,从而产生较大的反向电压。
α角最大时电压Ud的波形波形特点:在大部分时间内电压为0,晶闸管续流期间,输出电压波形出现震荡。
形成原因:α很大,接近180度,所以导通角很小;电感对电流的维持作用,使得续流期间,晶闸管电流在擎住电流附近震荡,出现晶闸管时断时续的现象,从而产生正负交替di/dt,使输出电压Ud产生震荡。
(3)固定控制角α的大小,变化负载电阻的大小(分别以电流断续、临界连续0.5A值下测量。
注意Id<=0.6A),观察并记录电感对输出电流Id的滤波效果。
负载电阻最大时的电流Id波形——电流断续负载电阻减小时后电流Id波形——电流连续(电流趋于平坦)继续调小(4)调整控制角α或负载电阻,使Id约等于0.6A,突然断掉两路晶闸管的脉冲信号(模拟将控制角α快速推到180度),制造失控现象,观察Ud波形并判断哪一只晶闸管失控。
失控前的输出电压Ud波形失控后的输出电压Ud的波形º失控原因:当触发脉冲突然丢失时,会发生一个晶闸管持续导通而两个二极管轮流导通的情况,这使得Ud 成为正弦半波,即半个周期Ud 为正弦,另外半个周期Ud 为零,其平均值保持恒定,相当于单相半波不可控整流电路时的波形,如上图失控后的波形。
º哪只晶闸管失控:经输入电压U2接入通道CH2,在示波器上显示,并与失控后波形进行对比。
如果输出波形出现在U2的正半周,则是晶闸管D3失控;如果输出波形出现在U2的负半周,则是晶闸管D1失控。
由图可知,是晶闸管D3失控。
四、实验数据处理只要讨论阻性负载时的情况实验数据记录如下表所示不同控制角α时Ud 、Uct 、Id 及U2的值由上表数据在仿真软件中分别绘出Ud=f (a )和Uct=f (a )的实验特新曲线其中α角的计算公式为α=180°t/(T/2) (t 为半个周期内Ud 为零的时间,T/2为半个周期的时间)由单相半控桥式整流电路的分析可知,输出电压Ud 与ⓐ的关系为Ud=0.9U2[(1+cos α)/2)];这位一条余弦曲线与一常量的和,当α=180°时,Ud 最小,其值为0;图中曲线与理论曲线相比大致相同。
误差分析:①测电压时万用表电压读数波动较大,测量不精确。
②测α角(测时间)时,波形不稳定造成读数产生误差。
③晶闸管和二极管的通态压降产生的误差。
电压触发角α 0° 18° 36° 54° 72° 90° 108° 126° 144° 162° 180°U2125.15 126.23 123.86 127.12 127.4 128.02 129.09 129.86 129.76 129.89 128.86 Uct0.444 0.418 0.38 0.327 0.296 0.248 0.23 0.189 0.162 0.129 0.138 Ud 112 110 104 90 79 59 39 24 14 5 5五、实验思考与分析①接通电源后和控制信号后,如何判断移相控制是否同步?答:要实现同步,即要在每一次触发脉冲来到时,触发角α不变。
单相半控桥式整流电路在每一周期内有两次触发脉冲,所以只要保证触发脉冲频率为电源频率的两倍,就可以实现移相同步。
②如何利用示波器测定移相控制角的大小答:测量移相控制角α,无非就是测量开始出现Ud不为零的时刻与电压过零点时的时间差Δt,再由公式α=180°Δt/0.01;便可求出移相控制角α的值。
③如何在负载回路获取负载电流的波形?答:由于电感有续流的作用,所以电流波形不能用Ud来表示,应将示波器通道(CH1或CH2)接电阻的两端,电阻的电压波形即为电流Id的波形。
④分析阻-感性负载时,为什么减小负载电阻输出电流波形越趋于平稳?基于有较大的感抗值,电路能否接纯感性负载工作,为什么?答:阻-感性负载时,电感续流,能维持电流恒定,其大小为e的指数形式,以一定时间常数衰减,时间常数τ=L/R,电阻R越小,τ越大,电流减小的越慢,所以曲线越趋于平稳。
不能接纯感性负载;当电路接纯感性负载时,τ趋近于无穷大,但其输出电流几乎为零。
所以电路不能接纯感性负载。
⑤分析同样的阻感负载时,本电路与单相全控桥的输出电压Ud特性差异,说明原因。
答:有电压Ud的波形可知,单相半控桥整流电路的导通角θ=180°-α。
而单相全控桥式桥式整流电路的导通角θ=180°。
当给单相半控桥式整流电路一个触发脉冲,待U2由零变负时,由于二极管续流,电流将不经过变压器二次侧绕组,所以Ud为零,而单相全控电路由于电感续流作用经过变压器二次侧绕组,Ud将产生一个负的电压,持续的角度为α。
六、实验综合评估1、我们的小创新:我们测量控制角α的方法是:通过控制示波器的时间扫描轴固定显示一个周期,然后就时间轴等分为九等份(因为需要至少八组数据),然后根据T=1/50HZ=0.02s,缓慢调节控制信号uct,使得控制角α刚好为t=nT/9[T=0、1、2、3…9],相应的【α=200、400、600…1800】这种方法对于这个实验简单而有效,但是关键要注意测量的时候注意观察Ud波形可能产生平移,注意通过调节时间X轴将波形移到之前确定的时间周期内!2、实验改进:由以上分析可知,要避免失控,就要避免某一个晶闸管持续导通的情况发生。
有两种改进发放。
1、在负载两端并联一个续流二极管。
接入续流二极管后,如图所示,此时续流过程由D5来决定,续流阶段晶闸管关断,这就避免了某一个晶闸管持续导通的现象。
同时,续流期间导电回路只有一个管压降,有利于降低损耗。
加续流二极管的整流电路图2、把原理图中的D3换为二极管,D2换为晶闸管;原理同上,但节省了一个续流二极管,续流由D3和D4来实现,电路图如下。
深度挖掘:首先很感谢肖勇老师精彩幽默的讲解,才让我们对这次试验透彻的理解。
○1开始的时候总把单向半控桥式全波整流和单向全控桥式全波整流混淆了,总以为带阻感负载的时候在负半轴还有电压波形,殊不知,由于半控电路U2过零时的电流回路发生了变化对于单向桥式半控整流电路,在U2正半周,经VT1和VD4向负载供电;U2过零变负时,对于共阳极的二极管VD2、VD4,由于二极管VD2阴极承受的电压较VD4小,故因电感作用电流不再流经变压器二次绕组,而是由VT1和VD2续流。